載流導(dǎo)體短路電動(dòng)力效應(yīng)

載流導(dǎo)體短路電動(dòng)力效應(yīng)第一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三第二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三

6.2

載流導(dǎo)體短路的電動(dòng)力效應(yīng)

載流導(dǎo)體處在磁場中將受到電磁作用力。在配電裝置中，許多地方都存在著電磁作用力。短路電流產(chǎn)生的電磁力稱為電動(dòng)力效應(yīng)。短路電流數(shù)值很大，產(chǎn)生的電動(dòng)力也非常大，足以使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體產(chǎn)生變形或破壞。

第三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三6.2.1平行載流導(dǎo)體的電動(dòng)力

兩根平行載流導(dǎo)體1和2，分別流過電流il和i2。若導(dǎo)體長度L遠(yuǎn)大于兩導(dǎo)體軸線間距離a，而軸線間距離a又比導(dǎo)體直徑大得多，則可以把導(dǎo)體當(dāng)作無限長來處理。

第四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三6.2.1平行載流導(dǎo)體的電動(dòng)力電流i2在導(dǎo)體1軸線位置產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

其中a——兩導(dǎo)體軸線間距(m)；μ0——真空中的磁導(dǎo)率（H/m）,μ0=4π×10-7（H/m）。

第五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三6.2.1平行載流導(dǎo)體的電動(dòng)力在導(dǎo)體1軸線上每一點(diǎn)B的方向處處與導(dǎo)體1軸線垂直。因此導(dǎo)體1受力的大小為：

其中L為導(dǎo)體長度(m)。導(dǎo)體2受力與導(dǎo)體1受力相等。力F的方向：電流il和i2在兩平行導(dǎo)體中流向相同時(shí)，產(chǎn)生相互吸引的力。電流il和i2的流向相反時(shí)，產(chǎn)生互相排斥的力。

第六頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三

6.2.1平行載流導(dǎo)體的電動(dòng)力電動(dòng)力F在導(dǎo)體上實(shí)際是均勻分布的。單位長度載流導(dǎo)體上的受力為：

受鄰近效應(yīng)的影響，實(shí)際電流il

和i2并非在軸線而是向?qū)w截面外側(cè)排擠，電流在導(dǎo)體截面上分布不均勻。所以在公式中應(yīng)引入一個(gè)形狀系數(shù)。

第七頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三6.2.2短路電流的電動(dòng)力

1.兩相短路時(shí)電動(dòng)力的計(jì)算在三相交流電路中發(fā)生兩相短路時(shí)，設(shè)短路電流周期分量不衰減，短路電流大小可表示為

其中I“(2)——兩相短路次暫態(tài)電流(A)；

Ta

——非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)(s)。

第八頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三1.兩相短路時(shí)電動(dòng)力的計(jì)算兩相短路電流在平行導(dǎo)體中產(chǎn)生的電動(dòng)力大小為最大電動(dòng)力出現(xiàn)在短路開始后0.01秒。這時(shí)的短路電流最大，等于沖擊電流iim(2)，所以第九頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三2.三相短路時(shí)電動(dòng)力的計(jì)算三相平行載流導(dǎo)體流過三相短路電流：其中φA——?jiǎng)偠搪窌r(shí)A相電流的初相位。A相導(dǎo)體受B相和C相電流作用力；B相導(dǎo)體受A相和C相電流作用力。

第十頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三2.三相短路時(shí)電動(dòng)力的計(jì)算第十一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三2.三相短路時(shí)電動(dòng)力的計(jì)算A相或C相(旁邊相)所受最大電動(dòng)力為B相(所謂中間相)所受最大電動(dòng)力為三相短路時(shí)中間相(B相)所受電動(dòng)力最大。今后在設(shè)計(jì)水平布置的三相平行載流導(dǎo)體時(shí)，以B相所受最大電動(dòng)力作為驗(yàn)算機(jī)械強(qiáng)度的依據(jù)。第十二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三3.母線共振時(shí)三相短路電動(dòng)力的計(jì)算母線作為一個(gè)彈性振動(dòng)系統(tǒng)，也具有固有振動(dòng)頻率。如果短路電動(dòng)力中的工頻分量和二倍工頻分量的頻率與母線固有頻率相等或接近，母線將產(chǎn)生共振(強(qiáng)迫振動(dòng))。

振動(dòng)時(shí)的位移在兩支點(diǎn)中間就是撓度，撓度越大，母線材料所受彎曲應(yīng)力越大，超過容許極限應(yīng)力時(shí)母線將變形損壞。

第十三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三3.母線共振時(shí)三相短路電動(dòng)力的計(jì)算在彈性限度范圍內(nèi)，母線材料的應(yīng)力σ和母線撓度y成正比，撓度最大時(shí)，應(yīng)力也最大。所以有下列關(guān)系：其中σc——

母線在靜態(tài)電動(dòng)力作用下的應(yīng)力(Pa)。

βmax——振動(dòng)系數(shù)。

第十四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三3.母線共振時(shí)三相短路電動(dòng)力的計(jì)算把母線材料在共振時(shí)所受應(yīng)力的額外增大部分考慮進(jìn)來時(shí)，即有：βmax——振動(dòng)系數(shù)。說明共振時(shí)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力大于靜態(tài)應(yīng)力。對于